(57)【要約】【課題】            ＦＭＣＷレーダ方式によるレーダ装置において、アップフェーズとダウンフェーズのビート信号周波数の周波数対を選択する必要がなく、かつ両フェーズのビート信号周波数の観測値を用いて外部目標の相対距離と相対速度との計測精度の向上を図る。【解決手段】        前回観測した外部目標の相対距離と相対速度に基づいて、ビート信号の周波数を予測する追尾フィルタ１８及び１９をアップフェーズとダウンフェーズのそれぞれについて設け、追尾結果記憶部２０に前回観測した外部目標の相対距離と相対速度を記憶させて、フェーズが切り替わっても前回の計測結果を利用できるようにした。【選択図】          図１
2005055240.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信信号にアップフェーズ（周波数上昇期間）とダウンフェーズ（周波数下降期間）とからなる周波数変調を施して、この送信信号を外部目標に放射するとともに、当該外部目標からの反射信号を受信信号として受信するセンサと、
前記送信信号と前記受信信号とのビート信号周波数観測値を抽出する周波数分析手段と、
アップフェーズ及びダウンフェーズにおいて前記周波数分析手段が抽出した前記ビート信号周波数観測値に基づいて、前記外部目標の現在の距離と速度を算出する距離速度算出手段と、
前記現在の距離と速度から、所定時刻後における前記外部目標の距離と速度とビート信号周波数とのそれぞれの予測値を算出する追尾手段と、
を備えるレーダ装置において、
前記外部目標の距離と速度とビート信号周波数とのそれぞれの予測値を記憶する追尾結果記憶手段をさらに備え、
前記追尾手段は、前記送信信号がアップフェーズ若しくはダウンフェーズに新たに移行した場合に、前記追尾結果記憶手段が記憶している直前のフェーズの前記予測値に基づいて次回の前記予測値を算出することを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
送信信号にアップフェーズ（周波数上昇期間）とダウンフェーズ（周波数下降期間）とからなる周波数変調を施して、この送信信号を外部目標に放射するとともに、当該外部目標からの反射信号を受信信号として受信するセンサと、
前記送信信号と前記受信信号とのビート信号周波数観測値を抽出する周波数分析手段と、
アップフェーズ及びダウンフェーズにおいて前記周波数分析手段が抽出した前記ビート信号周波数観測値に基づいて、前記外部目標の現在の距離と速度を算出する距離速度算出手段と、
前記現在の距離と速度から、所定時刻後における前記外部目標の距離と速度とビート信号周波数とのそれぞれの予測値を算出する追尾手段と、
を備えるレーダ装置において、
前記外部目標の距離と速度とビート信号周波数とのそれぞれの予測値をアップフェーズとダウンフェーズとについて個別に記憶する追尾結果記憶手段と、
前記追尾結果記憶手段が記憶しているアップフェーズとダウンフェーズの前記各予測値を統合して統合予測値を算出する統合手段と、をさらに備えたことを特徴とするレーダ装置。
【請求項３】
前記周波数分析手段が抽出したビート信号周波数観測値と、
前記追尾手段が算出したビート信号周波数予測値との相関の有無を決定する相関決定手段と、を備え、
前記距離速度算出手段及び前記追尾手段は、前記相関決定手段により相関を有すると決定された前記ビート信号周波数観測値から、前記現在の距離と速度と前記各予測値とを、それぞれ算出することを特徴とする請求項１又２のいずれかに記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記距離速度算出手段及び前記追尾手段は、前記相関決定手段により相関を有すると決定された前記ビート信号周波数観測値が存在しない場合に、前記追尾結果記憶手段が記憶している前記外部目標の距離と速度とビート信号周波数とのそれぞれの予測値を前記ビート信号周波数観測値に代用して、前記現在の距離と速度と、前記各予測値とを、それぞれ算出することを特徴とする請求項３に記載のレーダ装置。
【請求項５】
前記追尾手段が複数のビート信号周波数の予測値を算出した場合に、当該複数のビート信号周波数予測値が所定の条件に適合するか否かを判定する予測値判定手段を備え、
前記追尾手段は、予測値判定手段が前記所定の条件に適合しないと判定したビート信号周波数予測値に対応する前記ビート信号周波数観測値に代えて、前記追尾結果記憶手段が記憶している前記各予測値に基づいて、所定時刻後における前記各予測値を算出することを特徴とする請求項３又は４のいずれかに記載のレーダ装置。
【請求項６】
前記予測値判定手段が前記複数のビート信号周波数予測値について所定の条件に適合しないと判断した場合に、前記センサの分解能をさらに小さく設定するセンサ制御手段を備えたことを特徴とする請求項５に記載のレーダ装置。
【請求項７】
前記予測値判定手段は、前記所定の条件に適合しないビート信号周波数予測値の個数をアップフェーズとダウンフェーズのそれぞれについてさらに出力し、
前記追尾手段は、アップフェーズとダウンフェーズのうち、前記予測値判定手段が出力した前記ビート信号周波数予測値の個数がより少ないフェーズを選択して、そのフェーズについてのみ追尾処理を行うことを特徴とする請求項５又は６のいずれかに記載のレーダ装置。
【請求項８】
前記統合手段は、前記現在の距離と速度と前記各予測値とから平滑誤差共分散行列を算出し、この平滑誤差共分散行列に基づいて、前記アップフェーズ及びダウンフェーズにおける各予測値とを重み付けし、前記統合予測値を算出することを特徴とする請求項２に記載のレーダ装置。
【請求項９】
前記統合手段は、前記ビート周波数観測値と前記ビート周波数予測値とから残差情報を算出し、この残差情報に基づいて、前記アップフェーズ及びダウンフェーズにおける各予測値とを重み付けし、前記統合予測値を算出することを特徴とする請求項２に記載のレーダ装置。
【請求項１０】
前記統合手段は、前記残差情報の時系列を算出し、この残差情報の時系列に基づいて前記各予測値を重み付けすることを特徴とする請求項９に記載のレーダ装置。
【請求項１１】
前記追尾結果記憶手段が記憶しているアップフェーズ及びダウンフェーズにおけるビート信号周波数の予測値からゲートを作成するゲート情報作成手段を備え、
前記相関決定手段は、前記ゲート情報作成手段が作成したゲート内に含まれるビート信号周波数観測値のみと前記ビート信号周波数予測値との相関を決定することを特徴とする請求項３乃至７のいずれか一に記載のレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、いわゆる周波数変調を利用した連続波レーダ方式（又はＦＭＣＷ：Frequency Modulated Continuous Wave）によるレーダ装置に係るものであり、特にアップフェーズ（周波数上昇期間）とダウンフェーズ（周波数下降期間）のそれぞれから得られる情報を効率的に活用する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両等に搭載されるレーダは、計測対象とする目標（例えば車両や外部障害物）の距離が数ｍ〜数百ｍ程度の範囲であり、このような範囲内にある計測対象を検出するためのレーダ方式として、複数の刊行物（例えば非特許文献１、非特許文献２、非特許文献３など）に掲載されているＦＭＣＷ方式を用いることが多い。
【０００３】
このＦＭＣＷレーダ方式の動作原理を簡単に説明すると次のようになる。すなわち、まず、送信信号に周波数上昇期間（以下、アップフェーズという）と周波数下降期間（以下、ダウンフェーズという）からなる周波数変調を施して、その送信信号を外部目標に照射し、反射されてくる反射信号を受信信号として受信する。そして、送信信号と受信信号とのビート信号を生成して、ビート信号の周波数から外部目標の相対距離と相対速度を求める、というものである。
【０００４】
ここで外部目標がＮ個（Ｎは２以上の自然数）ある場合には、アップフェーズとダウンフェーズのそれぞれにおいて、各外部目標に対応する複数のビート信号周波数が算出される。この場合、アップフェーズのビート信号周波数とダウンフェーズのビート信号周波数は当然異なる値となる。したがってＮ個の外部目標の相対距離と相対速度を安定的に算出するためには、アップフェーズのＮ個のビート信号周波数と、ダウンフェーズのＮ個のビート信号のそれぞれから、各外部目標に対応するビート信号周波数を一つずつ選択して、周波数対を構成することが必要となる。そこで、従来より周波数対を選定するための選定基準が提案されてきている（例えば、特許文献１や特許文献２）。
【０００５】
一般には、これらの目標の相対距離と相対速度は、あらかじめ設定された時間間隔で繰り返し計測される。しかし現実には、車両を目標とする場合に、車両の反射状態や、送受信装置の構成要素の特性などにより、時系列上の計測において、ビート信号の周波数にばらつきが発生し、距離・速度の計測結果が不安定になるという問題があった。そこでこのような問題の解決手段として、ビート信号の周波数に関して時系列方向の情報を利用することが提案されている（例えば、特許文献３、特許文献４、特許文献５）。
【０００６】
しかし、これらの従来技術は、いずれも外部目標の距離と速度を得るために、アップフェーズにおけるビート信号周波数と、ダウンフェーズにおけるビート信号周波数からなる周波数対を必要とした。そのため、もし一方の周波数が得られない場合には、実際には存在するにも関わらず、周波数対を選択できないために検知することができない目標（不検知目標）や、本来存在しないはずの目標（偽目標）が発生し、計測結果の信頼性を低下させる原因となっていた。
【０００７】
このような問題を解決するための手段として、ある目標を初めて観測した場合には、アップフェーズにおけるビート周波数と、ダウンフェーズにおけるビート周波数の周波数対を選択して目標の相対距離と相対速度を求めるものとし、２回目以降の観測においては、初回に求めた相対距離と相対速度、及びアップフェーズまたはダウンフェーズのいずれか一方のフェーズにおけるビート周波数のみを利用して、目標の相対距離と相対速度を計測する方法が提案されている（例えば、特許文献６）。
【０００８】
【特許文献１】特開平５−１４２３３７号公報  「ミリ波レーダ距離速度測定装置」
【特許文献２】特開平１１−３３７６３５号公報  「スキャン用のＦＭ−ＣＷ方式レーダの信号処理装置」
【特許文献３】特開平５−１４２３３８号公報  「ミリ波レーダ距離速度測定装置」
【特許文献４】特開平５−１５００３５号公報  「ミリ波レーダ距離速度測定装置」
【特許文献５】特開平５−２４９２３３号公報  「ミリ波レーダ装置」
【特許文献６】ＷＯ０２／０６７０１０  「距離・速度計測方法およびレーダ信号処理装置」
【０００９】
【非特許文献１】"Introduction to Radar Systems"  M.I.SKOLNIK，McGRAW-HILL BOOK COMPANY，INC．(1962)
【非特許文献２】"RADAR HANDBOOK"  M.I.SKOLNIK，McGRAW-HILL BOOK COMPANY，INC．(1970)
【非特許文献３】"レーダ技術"  吉田学  監修，電子情報通信学会編 (1989)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
この方法では、２回目以降の相対距離と相対速度の算出処理において、アップフェーズのビート信号周波数とダウンフェーズのビート信号周波数のいずれか一方のみを用いることとしている。そのため、アップフェーズとダウンフェーズの双方のビート信号周波数が得られている場合であっても、いずれか一方を破棄してしまっており、データの利用効率が悪いという問題があった。すなわち、例えばアップフェーズのみを利用する場合には、ダウンフェーズが経過するまでの間、事実上計測を行わないこととなる。その結果、この問題は、目標の検知確率の劣化や目標の距離・速度の計測精度の劣化という形で顕在化する。
【００１１】
そこで、この発明に係るレーダ装置では、周波数対の選定には依存せず、なおかつアップフェーズとダウンフェーズの双方のビート信号周波数が得られている場合には、双方の周波数を利用して目標の検知確率や目標の距離・速度の計測精度の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明に係るレーダ装置は、送信信号にアップフェーズ（周波数上昇期間）とダウンフェーズ（周波数下降期間）とからなる周波数変調を施して、この送信信号を外部目標に放射するとともに、当該外部目標からの反射信号を受信信号として受信するセンサと、
前記送信信号と前記受信信号とのビート信号周波数観測値を抽出する周波数分析手段と、
アップフェーズ及びダウンフェーズにおいて前記周波数分析手段が抽出した前記ビート信号周波数観測値に基づいて、前記外部目標の現在の距離と速度を算出する距離速度算出手段と、
前記現在の距離と速度から、所定時刻後における前記外部目標の距離と速度とビート信号周波数とのそれぞれの予測値を算出する追尾手段と、
を備えるレーダ装置であって、
前記外部目標の距離と速度とビート信号周波数とのそれぞれの予測値を記憶する追尾結果記憶手段をさらに備え、
前記追尾手段は、前記送信信号がアップフェーズ若しくはダウンフェーズに新たに移行した場合に、前記追尾結果記憶手段が記憶している直前のフェーズの前記予測値に基づいて次回の前記予測値を算出するものである。
【００１３】
さらに、前記外部目標の距離と速度とビート信号周波数とのそれぞれの予測値をアップフェーズとダウンフェーズとについて個別に記憶する追尾結果記憶手段と、
前記追尾結果記憶手段が記憶しているアップフェーズとダウンフェーズの各予測値を統合して統合予測値を算出する統合手段と、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１４】
この発明に係るレーダ装置は、周波数対に依存しないので、アップフェーズとダウンフェーズのいずれか一方のビート信号周波数が得られない場合にも、目標の距離・速度の計測を行うことができる。それのみならず、アップフェーズとダウンフェーズの両方のビート信号周波数が得られる場合にあっては、双方のビート信号周波数を用いて目標の距離・速度を計測するので、アップフェーズとダウンフェーズのいずれか一方のみを利用して目標の距離・速度を計測する場合に比して、目標の検知確率や目標の距離・速度の計測精度が向上するのである。
【００１５】
また、この発明に係る連続波レーダは、アップフェーズとダウンフェーズのそれぞれについて個別に追尾結果記憶手段を有し、それらを統合する統合手段を設けたので、アップフェーズとダウンフェーズのうち、一方の計測誤差が他方のフェーズの計測誤差に影響しないように計測結果を統合することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明の実施の形態について、図を用いて説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。図において、センサ１１は、アップフェーズとダウンフェーズからなる周波数変調を施した送信信号を電波として外部目標に照射し、その反射波を受信するとともに、そこから得られる受信信号と送信信号とのビート信号を出力するようになっている。Ａ／Ｄ変換器１２は、アナログ信号であるビート信号をディジタル信号に変換する素子または回路である。周波数分析部１３は、Ａ／Ｄ変換器１２によってサンプリングされたビート信号の周波数を求める部位である。なお、周波数分析手段は、Ａ／Ｄ変換器１２と周波数分析部１３とによって構成されている。
【００１７】
スイッチ１４は、少なくとも一つの可動端子と入力端、さらにＤ１およびＤ２からなる２つの出力端とから構成されているスイッチ素子または回路である。可動端子の制御は図示せぬ制御手段（制御回路または素子、あるいはコンピュータプログラムを実行する中央演算装置）によって行われる。この制御手段は、初期値算出時には、可動端子を出力端Ｄ１に接続し、そうでない場合には出力端Ｄ２に接続するようになっている。
【００１８】
時刻情報メモリ１５は、観測時刻を保存するための記憶素子又は回路である。サンプリング間隔抽出部１６は、センサ１１がビート信号を出力すると、現在時刻と時刻情報メモリ１５との時刻差を算出して、サンプリング間隔として出力する部位である。
【００１９】
フェーズ判定器１７は、現在のレーダ装置がアップフェーズにあるのかダウンフェーズにあるのかを判定する部位である。周波数変調は通常、図示せぬ電圧制御発振器（又はＶＣＯ：Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）によって行われるが、フェーズ判定器１７はこのＶＣＯを制御するための制御信号を取得して、フェーズ判定情報を出力するようにしてもよい。
【００２０】
アップフェーズ用追尾フィルタ１８およびダウンフェーズ用追尾フィルタ１９は、送信信号がアップフェーズ、ダウンフェーズのそれぞれの期間にある場合に、追尾処理を行う部位である。これらはＤＳＰなどを用いた専用回路または素子によって実現されていてもよいが、汎用の中央演算装置（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）にコンピュータプログラムを実行させる形式で実現してもよい。なお、この実施の形態１では、アップフェーズとダウンフェーズのそれぞれについて、アップフェーズ用追尾フィルタ１８とダウンフェーズ用追尾フィルタ１９を準備したが、いずれか一方の追尾フィルタで双方の期間の追尾処理を兼用するようにしてもよい。またアップフェーズ用追尾フィルタ１８とダウンフェーズ用追尾フィルタ１９は、追尾手段に相当するものである。
【００２１】
追尾結果記憶部２０は、アップフェーズ用追尾フィルタ１８とダウンフェーズ用追尾フィルタ１９の追尾処理結果を記憶しておくための記憶素子または回路である。なお、追尾結果記憶部２０は追尾結果記憶手段に相当する。
【００２２】
周波数対選択部２１は、初回のビート信号周波数による観測時のみ動作する部位であって、アップフェーズにおけるビート信号周波数とダウンフェーズにおけるビート信号周波数との対からなる周波数対選択処理を行う部位である。また距離・速度導出部２２は、周波数対選択処理のなされた周波数対に基づいて、外部目標の相対距離と相対速度とを算出する部位である。
【００２３】
次に、アップフェーズ用追尾フィルタ１８とダウンフェーズ用追尾フィルタ１９の詳細な構成について説明する。図２は、アップフェーズ用追尾フィルタ１８の詳細な構成を示すブロック図である。なお、ダウンフェーズ用追尾フィルタ１９の構成は、アップフェーズ用追尾フィルタ１８の構成と同様である。図において、周波数予測部２３は、距離・速度の予測値に基づいて、次回のビート信号周波数の予測値を算出する部位である。ＦＭＣＷレーダ方式においては、ビート信号周波数と外部目標の相対距離・相対速度は所定の関係にあるので、その関係に基づいてビート信号周波数を算出するのである。この関係については後述する。
【００２４】
相関決定部２４は、周波数予測部２３が算出したビート信号周波数の予測値と周波数分析部１３が出力したビート信号周波数の観測値との相関を判定する部位である。距離・速度平滑部２５は、相関決定部２４によりビート信号周波数の観測値と相関があると判定されたビート信号の予測値と、距離速度の予測値、さらには周波数分析部１３が出力したビート信号周波数の観測値から距離・速度の平滑処理を行う部位である。この距離・速度の平滑値は、追尾結果記憶部２０に記憶されて、次回の追尾処理に供されるようになっている。距離・速度予測部２６は、前回の距離・速度の平滑値に基づいて、次回の距離・速度の予測値を算出する部位である。この距離・速度の予測値は、周波数予測部２３に出力されるようになっている。
【００２５】
次に、この発明の実施の形態１によるレーダ装置の動作について説明する。まず、センサ１１は、送信信号に一定の周期ごとのアップフェーズとダウンフェーズからなる周波数変調を施して外部目標に搬送波を照射し、外部目標から反射された電波を受信信号として受信しているものとする。
【００２６】
図３は、ＦＭＣＷレーダ方式を採用するこのレーダ装置における送信信号と受信信号、ビート信号との関係を表したグラフである。図において、１は、センサ１１が外部目標に電波（搬送波）として照射した送信信号の搬送波周波数の時間経過を示している。また、２は外部目標に照射された電波のうち、外部目標により反射され、センサ１１が受信信号として受信した電波の搬送波周波数の時間経過を示している。なお、説明の便宜上、以降の説明ではこの送信信号を送信信号１といい、受信信号を受信信号２ということとする。このように、送信信号１は一定周期ごとにアップフェーズとダウンフェーズを繰り返している。一方、受信信号２の搬送波周波数は、送信信号１の搬送波周波数に少し遅れて増加／減少する性質を示す。センサ１１から放射された送信信号１が外部目標に到達し、さらに反射されて、センサ１１に戻ってくるまでの時間差があるからである。
【００２７】
センサ１１では、送信信号１と受信信号２とをミキサ（乗算器）などを用いてミキシングすることによりビート信号を出力する。ここで、アップフェースにおけるビート信号の
周波数をＵ、またダウンフェーズにおけるビート信号の周波数をＤとする。図の３は、このようにして得られたビート信号の周波数の時間経過を示したものであって、ビート信号の周波数ＵとＤを図示したものである。なお以降の説明において、このビート信号をビート信号３と呼ぶことにする。ビート信号３には信号処理が施されて、外部目標の距離と速度が算出される。図４は、かかる信号処理のフローチャートである。
【００２８】
まず、このフローチャートに示す処理に先立って、初期化フラグｆを０に設定しておく。そして図４のフローチャートのステップＰ１において、サンプリング間隔抽出部１６はサンプリング間隔を抽出する。すなわち、時刻情報メモリ１５から読み出した前回の時刻と、センサ１１から検出した現在の時刻との差を算出して、サンプリング間隔Δｔを求める。なお、初期状態（ｆ＝０の場合）においては、時刻情報メモリ１５に前回の時刻は記録されていないので、Δｔ＝０とする。またサンプリング間隔Δｔの算出とともに、今回のサンプリング時刻を時刻情報メモリ１５に保存しておくようにする。これにより、次回の計測で意味のあるサンプリング間隔が得られるようになる。
【００２９】
次に、ビート信号はＡ／Ｄ変換器１２によってディジタル変換される。そして、周波数分析部１３によって、アップフェーズ若しくはダウンフェーズのビート信号からそれぞれのビート信号周波数が抽出される（ステップＰ２）。ここでは、例えば高速フーリエ変換を用いた周波数分析により、複数の外部目標に対応するアップフェーズあるいはダウンフェーズの周波数Ｕ（ｔ）ｉ、Ｄ（ｔ）ｉ（ただしｉ＝１，２，…）がそれぞれ抽出される。
【００３０】
次にステップＰ３では、初期化フラグの値が検定される。初期状態ではｆ＝０であるから、ステップＰ４に進む（ステップＰ３：Ｙｅｓ）。ｆ≠０の場合については、後述する。そして再びステップＰ１と同様にしてサンプリング間隔が抽出され（ステップＰ４）、続いてステップＰ２と同様にビート信号の抽出がなされる（ステップＰ５）。
【００３１】
周波数対選択部２１は、ステップＰ２とステップＰ５によって得られたビート周波数Ｕ（ｔ）ｉ、Ｄ（ｔ）ｉから、周波数対｛Ｕ（ｔ）ｘ、Ｄ（ｔ）ｙ｝を選択する（ステップＰ６）。周波数対選択の方法としては、既にいくつかの公知技術が提案されているので、ここでは説明を省略する。
【００３２】
次に距離・速度導出部２２は、ここまでで得られたアップフェーズとダウンフェーズのビート周波数から外部目標の相対距離ｒ、相対速度ｖを算出する（ステップＰ７）。算出後、外部目標の相対距離ｒと相対速度ｖは追尾結果記憶部２０に記憶される。ここで、ＦＭＣＷ方式におけるアップフェーズとダウンフェーズのビート信号の周波数（簡単のためにＵ、Ｄとする）と、外部目標の相対距離ｒ、相対速度ｖとは、次の式（１）及び式（２）を満たす。
【数１】
2005055240.tif 000003
ここで、Ｂは周波数掃引幅、Ｔは周波数掃引時間、ｃは光速、λは送信波の波長である。
【００３３】
これらの関係より、式（３）と式（４）が得られる。
【数２】
2005055240.tif 000004
【００３４】
外部目標の相対距離ｒと相対速度ｖは、式（３）と式（４）を変形することにより、式（５）と式（６）として与えられる。
【数３】
2005055240.tif 000005
【００３５】
続いて初期化フラグｆの値を１に設定し（ステップＰ８）、式（５）と式（６）により算出された外部目標の相対距離ｒ、相対速度ｖを図示せぬ外部機器に出力する（ステップＰ９）。その後、処理は再びステップＰ１に戻って、サンプリング間隔の抽出、ステップＰ２のビート信号抽出がなされる。ステップＰ３ではｆ＝１であるから、ステップＰ１０に進み（ステップＰ３：Ｎｏ）、フェーズ判定器１７によってフェーズ判定がなされる。すなわち現在のフェーズがアップフェーズであれば、アップフェーズ用追尾フィルタ１８が選択され、ダウンフェーズであれば、ダウンフェーズ用追尾フィルタ１９が選択される。
【００３６】
アップフェーズ用追尾フィルタ１８、ダウンフェーズ用追尾フィルタ１９の各追尾フィルタでは、ステップＰ１１からステップＰ１４までの処理（追尾処理）が行われる。そこで、以後の説明においては、例として現在の観測がアップフェーズであるものとして、説明することとする。なお、観測値が得られなくても、現在の観測状況に応じたフィルタで処理が実行される。
【００３７】
追尾処理において、まず距離・速度予測部２６は、追尾結果記憶部２０に記憶された前回の距離の平滑値Ｒｓ(t)と速度の平滑値Ｖｓ(t)から、今回の観測時刻ｔ＋Δｔにおける外部目標の運動を想定して、距離と速度の予測値Ｒｐ（ｔ＋Δｔ）、Ｖｐ（ｔ＋Δｔ）を計算する（ステップＰ１１）。例えば、目標が等速運動をすると想定できる場合には、式（７）、式（８）によりＲｐ（ｔ＋Δｔ）、Ｖｐ（ｔ＋Δｔ）を計算する。
【数４】
2005055240.tif 000006
なお、前回の処理が初期処理（ｆ＝０の場合に実行される処理）である場合は、平滑処理は行われていないので、代わりにステップＰ７で算出され追尾結果記憶部２０に記憶されている距離と速度を用いることとする。
【００３８】
次に、周波数予測部２３は、距離の予測値Ｒｐ（ｔ＋Δｔ）と速度の予測値Ｖｐ（ｔ＋Δｔ）を用いてアップフェーズのビート信号周波数の予測値Ｕｐ（ｔ＋Δｔ）を、式（１）により算出する（ステップＰ１２）。
【００３９】
さらに相関決定部２４は、アップフェーズのビート信号周波数の予測値Ｕｐ（ｔ＋Δｔ）とアップフェーズのビート周波数Ｕ（ｔ＋Δｔ）ｉの相関、すなわち、予測値とビート信号周波数との対応を計算して、観測値Ｕ（ｔ＋Δｔ）ｘを決定する（ステップＰ１３）。ここで、この相関決定の方法としては、例えばビート周波数の予測値Ｕｐ（ｔ＋Δｔ）と最も近い観測値Ｕ（ｔ＋Δｔ）を選択する方法、予測値Ｕｐ（ｔ＋Δｔ）を中心として、観測値の確率分布が正規分布に従うものと仮定して観測値の尤度γ（ｔ＋Δｔ）ｉを算出し、γ（ｔ＋Δｔ）ｉの大きさに基づいて観測値を重み付け統合する方法、などを使用する。
【００４０】
なお、相関決定部２４は、観測値Ｕ（ｔ＋Δｔ）が得られない場合（不検知の場合）、距離の平滑値Ｒｓ（ｔ＋Δｔ）、速度の平滑値Ｖｓ（ｔ＋Δｔ）を、追尾結果記憶部２０に記憶されている距離の予測値Ｒｐ（ｔ＋Δｔ）、速度の予測値Ｖｐ（ｔ＋Δｔ）で代用するようにしてもよい（メモリトラック処理）。このようにすることで、車両の反射状態や、送受信装置の構成要素の特性などにより、距離・速度の計測結果が不安定になるという問題を防止できる。
【００４１】
続いて、距離・速度平滑部２５は、距離の予測値Ｒｐ（ｔ＋Δｔ）と速度の予測値Ｖｐ（ｔ＋Δｔ）、周波数の予測値Ｕｐ（ｔ＋Δｔ）、観測値Ｕ（ｔ＋Δｔ）から、距離の平滑値Ｒｓ（ｔ＋Δｔ）、速度の予測値Ｖｓ（ｔ＋Δｔ）を計算する（ステップＰ１４）。これらの算出には、例えば、特許文献６による式（９）、式（１０）の他、カルマンフィルタやＰＤＡ（Probabilistic Data Association）フィルタなどの追尾フィルタを用いる。
【数５】
2005055240.tif 000007
ここで計算された平滑値、予測値は追尾結果記憶部２０に記憶され、次回の追尾処理に用いられる。
【００４２】
次に、ｆ＝０の場合と同様に、以上の追尾処理で得られた外部目標の相対距離ｒ、相対速度ｖを図示せぬ外部機器に出力する（ステップＰ９）。
【００４３】
上記において、アップフェーズ用追尾フィルタ１８、ダウンフェーズ用追尾フィルタ１９の各追尾フィルタは、メモリトラック機能を備えているので、アップフェーズとダウンフェーズのいずれかの測定値が利用できない場合であっても、残りのフェーズのみによる計測が行える。加えて、このレーダ装置は、アップフェーズとダウンフェーズの双方からビート信号の周波数が観測されている状態では、それら両方のフェーズによる周波数観測値を利用して、計測精度をさらに向上させる点を特徴としている。すなわち、距離・速度予測部２６は前回の平滑値として、外部目標の相対速度の平滑値、相対距離の平滑値を用いるようにしている。このため、現在の観測が前回の観測と異なるフェーズに移行した場合にも、観測値として得られるビート信号の周波数をあまねく利用することができる。すなわち前回がアップフェーズで今回がダウンフェーズ、あるいは前回がダウンフェーズで今回がアップフェーズである場合（今回新たにアップフェーズ若しくはダウンフェーズに移行した場合）でも、常に直近の平滑値を利用することによって、追尾処理の精度を向上させるのである。もしアップフェーズのみ、あるいはダウンフェーズのみのビート信号周波数を用いることとした場合には、異なるフェーズに切り替わった場合に、そのフェーズが終了するまでの期間の観測値を利用できないこととなるので、計測精度は当然に劣化するが、このレーダ装置ではそのような問題が発生しない。
【００４４】
さらに、このレーダ装置は、外部目標の相対距離と相対速度の平滑値を用いて、アップフェーズとダウンフェーズのビート信号の周波数予測処理を統合している。このために、複数の外部目標が存在する状況であっても、初期処理を除いて、アップフェーズとダウンフェーズのビート信号の周波数対を作成する必要がない。したがって、外部目標の電波反射状態などに依存しない安定した計測処理が可能となる。
【００４５】
なお、外部目標の相対距離と相対速度の平滑値の代わりに、ビート信号周波数の平滑値を用いるようにしてもよい。この場合は式（５）、式（６）によって外部目標の相対距離と相対速度が得られるので、結果としては同様の効果が得られる。ただし、この場合はアップフェーズ、ダウンフェーズ双方のビート信号周波数の平滑値が必要となる。
【００４６】
以上より明らかなように、この発明の実施の形態１によるレーダ装置によれば、アップフェーズのビート信号の周波数と、ダウンフェーズのビート信号の周波数の両方を利用して、外部目標の相対距離と相対速度を求めるので、データが効率的に使用して、外部目標の相対距離と相対速度の計測精度を向上させることができる。
【００４７】
なお、上記においてΔｔの値として、サンプリング間隔抽出部１６によって抽出されたサンプリング間隔を使用したが、これに代えて予め設定された一定の時間を用いてもよい。
【００４８】
また、ステップＰ１１では追尾結果記憶部２０から読み出した前回の距離と速度の平滑値Ｒｓ（ｔ）とＶｓ（ｔ）から、サンプリング間隔抽出部１６が抽出したサンプリング間隔Δｔを使用して、新たに予測値Ｒｐ（ｔ＋Δｔ）とＶｐ（ｔ＋Δｔ）を計算している。しかし、それに代えて、予め設定された一定の時間を用いて事前に予測値を算出し、さらに追尾結果記憶部２０に記憶させておき、必要時にこれらの値を読み出して予測値として用いるようにしてもよい。
【００４９】
実施の形態２．
上記の実施の形態１によるレーダ装置によれば、複数の外部目標が存在する場合であっても、アップフェーズとダウンフェーズのビート信号の周波数対を選定せずに、双方のビート信号の周波数を用いて計測精度を向上させることができる。しかし、周波数平面上でビート信号の周波数同士が近接しすぎて分離できない場合には、相関決定が正しく行えないことも想定される。そこで、アップフェーズにおけるビート信号の周波数の予測値Ｕｐ（ｔ）、及びダウンフェーズにおけるビート信号の周波数の予測値Ｄｐ（ｔ）が、どの程度近接しているかを調べておき、予測値が近接している場合には、アップフェーズのビート信号の周波数の観測値Ｕ（ｔ）ｘ及びダウンフェーズのビート信号の周波数のＤ（ｔ）ｙを使用しないようにしてもよい。実施の形態２によるレーダ装置は、かかる動作を行うものである。
【００５０】
図５は、実施の形態２によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。図において、予測値判定部３１及び予測値判定部３２は、追尾結果記憶部２０に記憶されているビート信号の周波数予測値や平滑値が所定の条件を満たすかどうかを判定する部位である。なお、予測値判定部３１はアップフェーズ、そして予測値判定部３２はダウンフェーズのそれぞれのビート信号の信号処理に用いられる。またアップフェーズ用追尾フィルタ１８及びアップフェーズ用追尾フィルタ１９は、予測値判定部３１及び予測値判定部３１において、所定の条件を満たすとされたビート信号の周波数予測値や平滑値のみを用いて追尾処理を行うようになっている。その他、図１と同一の符号を付した構成要素については、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。
【００５１】
次に、実施の形態２によるレーダ装置の動作について説明する。このレーダ装置の動作を示すフローチャートは、実施の形態１のレーダ装置同様、図４によって示される。そこで、ここでは実施の形態１と異なる動作をする部分を中心に説明をすることとし、それ以外の処理については実施の形態１に準ずることとする。まずステップＰ１からステップＰ１０までの処理は、実施の形態１と同様であるので説明を省略する。なお、以降の説明において、ステップＰ１０までの処理がすでに終了しているものとし、フェーズはアップフェーズであって、目標ｉ、目標ｊが観測されており、ビート周波数Ｕ（ｔ＋Δｔ）ｉ、Ｕ（ｔ＋Δｔ）ｊが得られているものとする。
【００５２】
この状態で、距離・速度予測部２６は、追尾結果記憶部２０から前回（時刻ｔ）の外部目標ｉとｊの相対距離と相対速度に基づいて、時刻ｔ＋Δｔにおける相対距離と相対速度とを予測しようとするが、その処理に先立って、予測値判定部３１は前回のビート周波数の予測値Ｕｐ（ｔ）ｉ、Ｕｐ（ｔ）ｊを読み出して、例えば式（１１）により、外部目標ｉと外部目標ｊのビート周波数予測値の距離値ｄＵｐ（ｔ）ｉ，ｊを算出する。
【数６】
2005055240.tif 000008
【００５３】
続いて、あらかじめ設定したしきい値ｄＵｐｔｈに対して、例えば、式（１２）の関係を満たすかどうかを検定し、その後に距離・速度予測部２６の処理を実行する。なお、式（１２）を満たさない予測値ｉ，ｊについては，観測値Ｕ（ｔ＋Δｔ）ｘが得られなかったものと見なして、実施の形態１で述べたメモリトラック処理を行うようにすればよい。
【数７】
2005055240.tif 000009
【００５４】
以上より明らかなように、この発明の実施の形態２のレーダ装置によれば、周波数平面上でビート信号の周波数同士が近接しすぎて分離できず、そのために相関決定が正しく行えない場合であっても、分離できないビート信号周波数を用いずに計測処理を行うので、計測精度が劣化することなく、外部目標の相対距離と相対速度を計測することができる。
【００５５】
なお、実施の形態２においては、追尾結果記憶部２０に記憶された前回のビート信号の周波数予測値Ｕｐ（ｔ）ｉ、Ｕｐ（ｔ）ｊを用いて外部目標の周波数距離値を算出した。しかしこの他、予測値判定部３１を周波数予測部２３と相関決定部２４との間に配置して、周波数予測部２３が算出したｔ＋Δｔにおけるビート信号周波数の予測値Ｕｐ（ｔ＋Δｔ）ｉ、Ｕｐ（ｔ＋Δｔ）ｊについて、例えば、式（１１）による距離値を算出し、式（１２）による検定処理を施して、相関決定部２４にその検定結果を伝えるようにしてもよい。このようにしても、式（１２）において検定を満たさない場合は、相関決定部２４において相関処理を行わないので、誤った観測値を採用しないようにすることができる。
【００５６】
実施の形態３．
なお、予測判定部３１及び３２で、複数の外部目標についてのビート信号の周波数が近接している場合に、それらの観測値を棄却するだけでなく、センサ１１を制御して分解能を変更するようにしてもよい。この発明の実施の形態３によるレーダ装置は、このような目的を有するものである。
【００５７】
図６は、この発明の実施の形態３によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。図において、センサ制御部３３はアップフェーズ用の予測値判定部３１及びダウンフェーズ用の予測値判定部３２の判定結果、とりわけ条件を満たさない場合の判定結果を取得し、その結果に対応してセンサ１１を制御する部位である。またセンサ１１は、センサ制御部３３から入力される制御信号やパラメータによって、分解能が変更できるようになっている。
【００５８】
次に、この発明の実施の形態３によるレーダ装置の動作について説明する。予測値判定器３１及び３２より、例えば式（１２）を満たさない外部目標、すなわち、分解できない外部目標が存在することがセンサ制御部３３に出力される。分解できない外部目標の有無はオンオフ信号（０と１で構成される）としてセンサ制御部３３に出力してもよいし、分解できない外部目標の数を出力するようにしてもよい。
【００５９】
次に、センサ制御部３３は、予測値判定器３１及び３２からの信号を取得して、それぞれのフェーズの分解能を高めるような信号あるいはパラメータをセンサ１１に出力する。これによって、センサ１１は現在よりも高い分解能によって外部目標に送信信号を照射し、反射した受信信号を受信するようになる。
【００６０】
以上から明らかなように、この発明の実施の形態３によるレーダ装置によれば、外部目標のビート信号周波数に基づいて分解能を動的に変更するので、状況に応じて高い分解能を適用して誤検知を防止することができる。
【００６１】
なお上記においては、センサ１１として外部信号を入力して分解能を変更しうるセンサを用いる構成を想定したが、このような構成に限られるものではない。つまり、分解能を変更できないセンサを用いている場合であっても、次のようにすることで予測値判定器３１及び３２の出力を利用して誤検知を防止することができる。すなわち、予測値判定器３１及び３２の判定結果をセンサ１１や周波数分析部１３に出力するようにしておく。そして、それらの中で一方のフェーズにおいて分解できない外部目標が存在している場合は、他のフェーズのビート信号のみを生成、あるいは周波数出力をするのである。
【００６２】
さらに、予測値判定器３１及び３２が分解できない外部目標の数を出力する場合には、両フェーズにおける分解できない外部目標の数を比較して、分解できない外部目標の数が小さい方のフェーズのみを用いて計測する構成を採用してもよい。これは、分解できない外部目標の数は、分解能が下がるほど増えると考えられるからである。
【００６３】
実施の形態４．
以上の実施の形態１乃至３のレーダ装置においては、アップフェーズとダウンフェーズの双方のフェーズで一つの追尾結果を共用する構成であったが、これらをそれぞれのフェーズで個別に記憶しておくことで、一方のフェーズが他方のフェーズの追尾結果の影響を受けないようにし、さらにこれらを別途統合して出力するような構成としてもよい。この発明の実施の形態４のレーダ装置はこのような目的によるものである。
【００６４】
図７はこの発明の実施の形態７によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。図において、アップフェーズ用追尾結果記憶部４１、ダウンフェーズ用追尾結果記憶部４２はそれぞれのフェーズの追尾処理の結果を記憶するための記憶素子または回路、記憶装置であって、それぞれのフェーズの追尾結果を個別に記憶するようになっている点を除いては、実施の形態１乃至３における追尾結果記憶部２０と同様である。また統合部４３は、平滑誤差共分散行列による重み付けを行うことによって、アップフェーズ用追尾結果記憶部４１とダウンフェーズ用追尾結果記憶部４２に記憶された追尾結果を統合する部位である。その他、図１と同一の符号を付した構成要素については、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。
【００６５】
また、図８は統合部４３の詳細な構成を示したブロック図である。図において、重み係数計算部４４及び４５は、それぞれアップフェーズ用追尾結果とダウンフェーズ用追尾結果とについて、重み係数を計算する部位である。統合演算部４６は、重み係数計算部４４及び４５により算出された重み係数を用いて、アップフェーズ用追尾結果とダウンフェーズ用追尾結果とを統合する演算をする部位である。
【００６６】
次に、この発明の実施の形態４によるレーダ装置の動作について説明する。図９は、このレーダ装置の動作を示すフローチャートである。図において、図４のフローチャートと同一の符号を付しているステップについては、実施の形態１と同様であるので、説明を省略することとする。また、この処理に先立って、実施の形態１と同様に初期化フラグｆを０に設定しておく。さらに、実施の形態４のレーダ装置では、アップフェーズの信号処理とダウンフェーズの信号処理の進行状況を表す処理状況判定フラグＰを設けることとし、処理状況判定フラグＰの値を０に設定しておく。なお、処理状況判定フラグＰが０の場合はアップフェーズの信号処理とダウンフェーズの信号処理のいずれか一方がまだ為されていない状態を示し、Ｐの値が１の場合は双方の信号処理が終了している状態を示す。
【００６７】
ステップＰ１からステップＰ６までの処理については、実施の形態１と同様である。ステップＰ７においては、実施の形態１と同様に距離・速度導出部２２が距離と速度を算出するが、この発明の実施の形態４では、距離と速度の算出に加えて、アップフェーズとダウンフェーズのそれぞれについて外部目標毎に平滑誤差共分散行列の算出を行う。そしてアップフェーズにおける各外部目標毎の平滑誤差共分散行列Ｐｓｕ（ｔ）ｉをアップフェーズ用追尾結果記憶部４１に記憶させるとともに、ダウンフェーズにおける各外部目標毎の平滑誤差共分散行列Ｐｓｄ（ｔ）ｉをダウンフェーズ用追尾結果記憶部４２に記憶させる。
【００６８】
続いて、ｆ＝１とした後（ステップＰ８）、距離・速度導出部２２が算出した距離と速度を出力し（ステップＰ９）、ステップＰ１に戻ってステップＰ２までｆ＝０の場合と同じ処理を行う。ステップＰ３ではｆ＝１であるので、ステップＰ１０１に進む。ステップＰ１０１では、図４のフローチャートのステップＰ１０からステップＰ１４までの処理（追尾処理）に相当する処理を行う。ただし、距離・速度平滑部２５においては、外部目標の相対距離と相対速度のそれぞれの平滑値の算出に加えて、平滑誤差共分散行列の算出も行う。そしてアップフェーズにおける各外部目標毎の平滑誤差共分散行列Ｐｓｕ（ｔ）ｉをアップフェーズ用追尾結果記憶部４１に記憶させるとともに、ダウンフェーズにおける各外部目標毎の平滑誤差共分散行列Ｐｓｄ（ｔ）ｉをダウンフェーズ用追尾結果記憶部４２に記憶させる。ステップＰ１０１の処理が終了した時点で、アップフェーズの信号処理が終了しており、アップフェーズのビート信号の周波数Ｕ（ｔ）ｉとそれらに基づく外部目標の相対距離と相対速度の予測値、観測値を算出し、アップフェーズ用追尾結果記憶部４１に記憶されているものとする。
【００６９】
続いて、処理状況判定フラグＰの値を検定する（ステップＰ２１）。Ｐの値が０である場合には、ステップＰ２２に進む（ステップＰ２１：Ｙｅｓ）。初期状態ではＰの値は０であるので、ここでは先にステップＰ２２以降の処理について説明することとし、Ｐの値が０でない場合の処理については後述することとする。
【００７０】
次に、ステップＰ２２において、サンプリング間隔抽出部１６は、サンプリング間隔を抽出する。さらにステップＰ２３において、ダウンフェーズのビート信号の抽出を行う。サンプリング間隔抽出の方法及びダウンフェーズのビート信号の抽出については実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。この結果、ダウンフェーズのビート信号の周波数Ｄ（ｔ）ｉが得られたものとする。その後、処理状況判定フラグＰの値を１に設定し（ステップＰ２４）、さらにステップＰ１０１の処理に戻って、Ｄ（ｔ）ｉについて追尾処理を実行する。そしてそれらに基づく外部目標の相対距離と相対速度の予測値、観測値を算出し、ダウンフェーズ用追尾結果記憶部４２に記憶されているものとする。
【００７１】
次に再び処理状況判定フラグＰの値が０か否かを検定するが（ステップＰ２１）、ここではＰ＝１であるため、ステップＰ２５の統合処理に進む（ステップＰ２１：Ｎｏ）。ステップＰ２５では、アップフェーズ用追尾結果記憶部４１とダウンフェーズ用追尾結果記憶部４２から、統合部４３が追尾結果を読み出して、１つの計測結果にまとめる統合処理を行う。
【００７２】
そこで次に、統合部４３で行われる統合処理について詳細に説明する。ここでは、アップフェーズにおける計測結果と、ダウンフェーズにおける計測結果を統合する方法として、平滑誤差共分散行列を用いた重み付けを行う。平滑誤差共分散行列は上述したとおり、、距離・速度導出部２２と距離・速度平滑部２５とにより予め算出され、アップフェーズ用追尾結果記憶部４１にはアップフェーズにおける各外部目標の平滑誤差共分散行列Ｐｓｕ（ｔ）ｉ、ダウンフェーズ用追尾結果記憶部４２には各外部目標の平滑誤差共分散行列Ｐｓｄ（ｔ）ｉがそれぞれ記憶されている。まず、重み係数計算部４４及び４５は、それぞれアップフェーズとダウンフェーズのそれぞれの各外部目標の平滑誤差共分散行列から重み係数Ｗｕ（ｔ）ｉ、Ｗｄ（ｔ）ｉを式（１３）と式（１４）に基づいて算出する。
【数８】
2005055240.tif 000010
【００７３】
重み係数計算部４４及び４５で計算された重み係数Ｗｕ（ｔ）ｉとＷｄ（ｔ）ｉを、アップフェーズ用追尾結果記憶部４１とダウンフェーズ用追尾結果記憶部４２から読み出した平滑値であるＲｓｕ（ｔ）ｉ、Ｖｓｕ（ｔ）ｉ、Ｒｓｄ（ｔ）ｉ、Ｖｓｄ（ｔ）ｉにそれぞれ付加する。
【００７４】
次に統合演算部４６は、式（１５）によって重み係数計算部４４及び４５の算出結果を統合し、相対距離と相対速度を得る。
【数９】
2005055240.tif 000011
以上が統合部４３における処理である。
【００７５】
そして再び処理状況判定フラグＰの値を０に設定し（ステップＰ２５）、結果出力されて（ステップＰ９）、次のアップフェーズとダウンフェーズの信号処理に遷る。
【００７６】
以上から明らかなように、この発明の実施の形態４のレーダ装置によれば、アップフェーズとダウンフェーズのビート信号の周波数の周波数対選択に依存せずに、アップフェーズとダウンフェーズのビート信号を利用して測定精度を向上できる。
【００７７】
さらにアップフェーズで得られるビート信号とダウンフェーズで得られるビート信号をそれぞれ他のフェーズとは独立に処理して、相対距離・相対速度の計測値を求め、その後に統合処理を行うこととしたので、アップフェーズとダウンフェーズの計測値の誤差がもう一方のフェーズの計測値に伝搬しないようにすることができる。このため、外部目標の相対距離・相対速度の計測精度の向上を図ることができる。
【００７８】
なお、上記において、平滑誤差共分散行列を用いてアップフェーズの計測結果とダウンフェーズの計測結果を統合した。しかしこの他にも、外部目標のビート信号の周波数の予測値と観測値との差である残差情報を用いた重み付けによって統合する方法も考えられる。すなわち、アップフェーズ用追尾結果記憶部４１には、外部目標のビート信号の周波数の予測値Ｕｐ（ｔ）ｉと観測値Ｕｐ（ｔ）ｘを記憶させておき、またダウンフェーズ用追尾結果記憶部４２には、外部目標のビート信号の周波数の予測値Ｄｐ（ｔ）ｉと観測値Ｄｐ（ｔ）ｘを記憶させておく。そして式（１６）と式（１７）によってビート周波数の残差Ｓｕ（ｔ）ｉ，Ｓｄ（ｔ）ｉを計算する。
【数１０】
2005055240.tif 000012
【００７９】
次に、ビート周波数の残差Ｓｕ（ｔ）ｉ、Ｓｄ（ｔ）ｉを、残差が大きいほど重み係数が小さくなるように、重み係数に変換する。例えば、残差の逆数を正規化して使用する方法が考えられる。例えば式（１８）によって、平滑値Ｒｓｕ（ｔ）ｉ、Ｖｓｕ（ｔ）ｉ、Ｒｓｄ（ｔ）ｉ、Ｖｓｄ（ｔ）ｉから、統合予測値Ｒｓ（ｔ）ｉとＶｓ（ｔ）ｉを求める。
【数１１】
2005055240.tif 000013
【００８０】
このようにすることで、残差の大きいフェーズ、すなわち予測値と観測値がかけ離れており、信頼性が劣化しているフェーズの影響を小さくし、残差の小さいフェーズ、すなわち信頼性の高いフェーズの影響を大きくすることができ、結果として計測精度の向上を図ることができる。
【００８１】
また、平滑誤差共分散行列や残差情報の他に、残差情報の時系列を用いた重み付けによってアップフェーズとダウンフェーズの計測結果を統合する方法も考えられる。残差情報の時系列とは、ビート信号の周波数の予測値と観測値の時系列（各時刻におけるビート信号の周波数の予測値と観測値の列）の同一時刻における差の列である。具体的には、まず、各外部目標のビート信号の周波数の観測値の時系列｛Ｕｐ（Ｔ）ｘ，Ｄｐ（Ｔ）ｘ：ｔｓ≦Ｔ≦ｔ｝と、ビート信号の周波数の予測値の時系列｛Ｕｐ（Ｔ）ｉ，Ｄｐ（Ｔ）ｉ：ｔｓ≦Ｔ≦ｔ｝が距離・速度導出部２２とアップフェーズ用追尾フィルタ１８、ダウンフェーズ用追尾フィルタ１９によって算出される都度、アップフェーズ用追尾結果記憶部４１、ダウンフェーズ用追尾結果記憶部４２に記憶させておく。なお、ｔｓは時刻であって、事前にパラメータとして設定しておくものとする。
【００８２】
次に、各時刻における残差の時系列｛Ｓｕ（Ｔ）ｉ，Ｓｄ（Ｔ）ｉ：ｔｓ≦Ｔ≦ｔ｝を式（１６）及び式（１７）によって算出する。なお、これらの各時刻における残差を距離・速度導出部２２とアップフェーズ用追尾フィルタ１８、ダウンフェーズ用追尾フィルタ１９によって算出するようにしておき、残差の時系列をアップフェーズ用追尾結果記憶部４１、ダウンフェーズ用追尾結果記憶部４２に記憶させもよい。
【００８３】
続いて、残差の時系列｛Ｓｕ（Ｔ）ｉ，Ｓｄ（Ｔ）ｉ：ｔｓ≦Ｔ≦ｔ｝をそれぞれ統合して、統合残差｛Ｓｕｔ（Ｔ）ｉ，Ｓｄｔ（Ｔ）ｉ｝を計算する。残差の統合方法としては、統合に用いるサンプル数をＮｓとして、例えば式（１９）及び式（２０）に示す単純平均を用いる方法、または式（２１）及び式（２２）に示す重み係数Ａｊ、Ｂｊを用いた重み付け移動平均による統合方法などが考えられる。
【数１２】
2005055240.tif 000014
【００８４】
そしてこのようにして得られたＳｕｔ（Ｔ）ｉとＳｄｔ（Ｔ）ｉを、残差が大きいほど、重み係数が小さくなるように、重み係数に変換する。具体的には、例えば式（１８）のＳｕ（ｔ）ｉとＳｄ（ｔ）ｉにＳｕｔ（Ｔ）ｉとＳｄｔ（Ｔ）ｉをそれぞれ代入して、統合予測値Ｒｓ（ｔ）ｉとＶｓ（ｔ）ｉを求める。
【００８５】
このように、予め設定したサンプル数または時間内における外部目標のビート信号の予測値と、ビート信号の観測値から統計的に重み係数を求めて、アップフェーズとダウンフェーズの計測結果を統合することにしたので、一時的に計測結果を誤検出した場合などの影響を抑制し、それぞれのフェーズの計測精度を的確に統合に反映することができ、計測精度の向上を図ることができる。
【００８６】
実施の形態５．
上述の実施の形態１乃至４においては、アップフェーズとダウンフェーズの計測結果を組み合わせることによって計測精度の向上を図るものであった。これに対して、予測値と観測値との相関決定処理の精度を向上することによって、計測精度の向上を図る方法も考えられる。具体的には、アップフェーズとダウンフェーズのいずれか計測精度の優れている方に基づいて相関決定部２４における相関決定条件であるゲート情報を作成し、このゲート情報を双方のフェーズで共有することで、計測精度の劣化を防ぐ。この発明の実施の形態５によるレーダ装置はかかる目的を有するものである。
【００８７】
図１０は、この発明の実施の形態５によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。図において、ゲート情報作成部５１はアップフェーズとダウンフェーズのビート信号周波数の計測結果に基づいて、ゲート作成を行う部位である。またアップフェーズ用追尾フィルタ１８とダウンフェーズ用追尾フィルタ１９の相関決定部２４は、ゲート情報作成部５１の作成したゲート情報を取り込んで、相関決定処理を行うようになっている。その他、図７と同一の符号を付した構成要素については、実施の形態４と同様であるので、説明を省略する。
【００８８】
また、図１１はゲート情報作成部５１の詳細な構成を示したブロック図である。図において、アップフェーズ周波数予測部５２及びダウンフェーズ周波数予測部５３は、アップフェーズ用追尾結果記憶部４１に記憶されるアップフェーズのビート信号周波数予測値に基づいて、それぞれアップフェーズのビート信号周波数とダウンフェーズのビート信号周波数とを予測する処理を行う部位である。また、ダウンフェーズ周波数予測部５４及びアップフェーズ周波数予測部５５は、ダウンフェーズ用追尾結果記憶部４２に記憶されるダウンフェーズのビート信号周波数予測値に基づいて、それぞれダウンフェーズのビート信号周波数とアップフェーズのビート信号周波数とを予測する処理を行う部位である。ゲート計算部５６は、アップフェーズ周波数予測部５２、ダウンフェーズ周波数予測部５３の出力に基づいてゲート計算を行う部位である。またゲート計算部５７は、ダウンフェーズ周波数予測部５４、アップフェーズ周波数予測部５５の出力に基づいてゲート計算を行う部位である。ゲート作成部５８は、ゲート計算部５６及び５７の処理結果に基づいて、ゲート作成を行う部位である。
【００８９】
まず、ゲートについて説明する。ゲートは、予測値を中心として、観測対象である目標の存在が予測される範囲を表す値である。すなわち、ここでは、時刻ｔ＋Δｔにおいて、アップフェーズのビート周波数Ｕ（ｔ）ｘ、またはダウンフェーズのビート周波数Ｄ（ｔ）ｘの存在が予測される周波数の帯域を表す。
【００９０】
ゲート情報は、アップフェーズ用追尾フィルタ１８及びダウンフェーズ用追尾フィルタ１９の相関決定部２４において使用される。例えば、アップフェーズ用追尾フィルタ１８においては、ゲートとして算出された周波数の帯域内に含まれるＵ（ｔ）ｉを，観測値Ｕ（ｔ）ｘの候補として抽出する。
【００９１】
ゲート内で観測されるビート信号の周波数Ｂ（ｔ）ｉは、式（２３）によって与えられる関係を満たす。なお、アップフェーズにおけるビート信号の周波数Ｕ（ｔ）ｉとダウンフェーズにおけるビート信号の周波数Ｄ（ｔ）は、Ｕ（ｔ）ｉ，Ｄ（ｔ）ｉ⊆Ｂ（ｔ）ｉを満たす関係にあるものとする。
【数１３】
2005055240.tif 000015
なお、上記においてＳｋは残差共分散行列であって、Ｂｐ（ｔ）ｉはビート信号の周波数の予測値であり（Ｕｐ（ｔ）ｉ，Ｄｐ（ｔ）ｉ⊆Ｂｐ（ｔ）ｉ、ただしＵｐ（ｔ）ｉとＤｐ（ｔ）ｉはそれぞれアップフェーズとダウンフェーズのビート信号の周波数予測値である）、ｄはゲートの大きさを決めるパラメータである。具体的なｄの設定方法の例としては、次のようにする。すなわち、Ｂｔ（ｉ）の確率密度分布が、予測値Ｂｐｔ（ｉ）を中心とした正規分布に従うと近似すれば、式（２３）の左辺はカイ２乗分布で近似される。そこで、Ｂｔ（ｉ）がゲート内に得られる確率をどの程度にしたいかに応じて、カイ２乗分布に基づいてｄを設定するのである。
【００９２】
次に、ゲート情報作成部５１の動作について説明する。ゲート情報作成部５１は、フェーズ判定器１７によるフェーズ判定処理（図４のフローチャート上のステップＰ１０に相当）の終了後、距離・速度予測部２６が距離・速度予測処理（図４のフローチャート上のステップＰ１１に相当）を開始するまでに動作する。
【００９３】
時刻ｔ＋Δｔにおけるアップフェーズのビート信号に基づく距離予測値をＲｐｕ（ｔ）ｉ、速度予測値をＶｐｕ（ｔ）ｉとし、ダウンフェーズのビート信号に基づく距離予測値をＲｐｄ（ｔ）ｉ、速度予測値をＶｐｄ（ｔ）ｉとする。まず、アップフェーズ周波数予測部５２は、アップフェーズ用追尾結果記憶部４１からＲｐｕ（ｔ）ｉとＶｐｕ（ｔ）ｉとを読み出して、アップフェーズにおけるビート周波数の予測値Ｕｐｕ（ｔ＋Δｔ）ｉを算出する。また、ダウンフェーズ周波数予測部５３は、アップフェーズ用追尾結果記憶部４１からＲｐｕ（ｔ）ｉとＶｐｕ（ｔ）ｉとを読み出して、ダウンフェーズにおけるビート周波数の予測値Ｄｐｕ（ｔ＋Δｔ）ｉを算出する。
【００９４】
同じようにして、ダウンフェーズ周波数予測５４は、ダウンフェーズ用追尾結果記憶部４２からＲｐｄ（ｔ）ｉとＶｐｄ（ｔ）ｉとを読み出して、ダウンフェーズにおけるビート周波数の予測値Ｄｐｄ（ｔ＋Δｔ）ｉを算出する。また、アップフェーズ周波数予測５５は、ダウンフェーズ用追尾結果記憶部４２からＲｐｄ（ｔ）ｉとＶｐｄ（ｔ）ｉとを読み出して、アップフェーズにおけるビート周波数の予測値Ｕｐｄ（ｔ＋Δｔ）ｉを算出する。
【００９５】
次にゲート計算部５６及び５７において、式（２３）から
Ｕｐｕ（ｔ＋Δｔ）ｉを中心とするゲートＧｕｕ（ｔ＋Δｔ）ｉ、
Ｕｐｄ（ｔ＋Δｔ）ｉを中心とするゲートＧｕｄ（ｔ＋Δｔ）ｉ、
Ｄｐｕ（ｔ＋Δｔ）ｉを中心とするゲートＧｄｕ（ｔ＋Δｔ）ｉ、
Ｄｐｄ（ｔ＋Δｔ）ｉを中心とするゲートＧｄｄ（ｔ＋Δｔ）ｉを計算する。
【００９６】
続いて、ゲート作成部５８は、Ｇｕｕ（ｔ＋Δｔ）ｉ、Ｇｕｄ（ｔ＋Δｔ）ｉ、Ｇｄｕ（ｔ＋Δｔ）ｉ、Ｇｄｄ（ｔ＋Δｔ）ｉを組み合わせて、時刻ｔ＋Δｔにおいて用いるアップフェーズのゲートＧｕ（ｔ＋Δｔ）ｉ、ダウンフェーズのゲートＧｄ（ｔ＋Δｔ）を作成する。具体的には、例えばアップフェーズにおけるゲートＧｕ（ｔ＋Δｔ）ｉはＧｕｕ（ｔ＋Δｔ）ｉ∩Ｇｕｄ（ｔ＋Δｔ）ｉとして求められる。また同様にして、ダウンフェーズにおけるゲートＧｄ（ｔ＋Δｔ）は、例えば、Ｇｄｕ（ｔ＋Δｔ）ｉ∩Ｇｄｄ（ｔ＋Δｔ）ｉとして求められる。図１２はゲートの組み合わせによって新たなゲートを得る操作の例を図示した概念図である。図が示すように、新たなゲートは組み合わせられる複数のゲートの共通部分を抽出すればよい。
【００９７】
これらを用いることによって、例えば、ダウンフェーズの追尾性能がよい場合には
（１）Ｇｕｄ（ｔ＋Δｔ）ｉのみをゲートとして使用する、
（２）Ｇｕｕ（ｔ＋Δｔ）ｉとＧｕｄ（ｔ＋Δｔ）ｉの両方を満たすようなゲートＧｕｕ（ｔ＋Δｔ）ｉ∪Ｇｕｄ（ｔ＋Δｔ）ｉを使用する、
（３）Ｇｕｕ（ｔ＋Δｔ）ｉとＧｕｄ（ｔ＋Δｔ）ｉの共通部分Ｇｕｕ（ｔ＋Δｔ）ｉ∩Ｇｕｄ（ｔ＋Δｔ）ｉのみゲートとして使用する、
（４）上記（１）〜（３）のゲートを組合わせて実行する、
等の方法が使用する。
【００９８】
以上から明らかなように、この発明の実施の形態５のレーダ装置によれば、アップフェーズで得たビート信号から算出したゲート情報、すなわち目標が観測される範囲と、ダウンフェーズで得たビート信号から算出したゲート情報を組み合わせて、新たなゲート情報を求めた上で、このゲート情報をアップフェーズとダウンフェーズにおける計測で使用することしたので、計測精度がより優れているフェーズのゲート情報を利用することができ、結果として外部目標の相対距離と相対速度の計測精度の向上を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
この発明に係るレーダ装置は、例えば車両等の移動体に搭載され、外部目標となる対象物を検出して、その相対距離と相対速度とを計測するものである。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】この発明の実施の形態１によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるレーダ装置の一部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１によるレーダ装置の動作原理を説明するための図である。
【図４】この発明の実施の形態１によるレーダ装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態２によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態３によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態４によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図８】この発明の実施の形態４によるレーダ装置の一部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図９】この発明の実施の形態４によるレーダ装置の動作を示すフローチャートである。
【図１０】この発明の実施の形態５によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】この発明の実施の形態５によるレーダ装置の一部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図１２】この発明の実施の形態５によるゲート作成の方法を説明するための概念図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１１  センサ、
１２  Ａ／Ｄ変換器、
１３  周波数分析部、
１４  スイッチ、
１５  時刻情報メモリ、
１６  サンプリング間隔抽出部、
１７  フェーズ判定器、
１８  アップフェーズ用追尾フィルタ、
１９  ダウンフェーズ用追尾フィルタ、
２０  追尾結果記憶部、
２１  周波数対選択部、
２２  距離・速度導出部、
２３  周波数予測部、
２４  相関決定部、
２５  距離・速度平滑部、
２６  距離・速度予測部、
３１  予測値判定部、
３２  予測値判定部、
３３  センサ制御部、
４１  アップフェーズ用追尾結果記憶部、
４２  ダウンフェーズ用追尾結果記憶部、
４３  統合部、
４４  重み係数計算部、
４５  重み係数計算部、
４６  統合演算部、
５１  ゲート情報作成部、
５２  アップフェーズ周波数予測部、
５３  ダウンフェーズ周波数予測部、
５４  ダウンフェーズ周波数予測部、
５５  アップフェーズ周波数予測部、
５６  ゲート計算部、
５７  ゲート計算部、
５７  ゲート作成部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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